CN108045380B - 一种侧挂式空轨列车转向架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种侧挂式空轨列车转向架，属于空中轨道交通车辆工程技术领域。构架为“工字形”结构，其横梁为中部束腰的纺锤形结构，两端均设有垂向叉口，纵梁为平板结构，左右两侧均设有车轴，车轴的两端与横梁上的轴箱通过轴瓦固定，车轴的外部设有分段式外套轴和齿轮变速箱，齿轮变速箱内的车轴通过轴承与分段式外套轴连接；纵梁的垂向平面中部设有减振机构，两个横向弹簧与摇枕中央的横向弹簧安装座相连，中间设有牵引拉杆支座，垂向弹簧拉杆的一端通过垂向拉杆支座与纵梁固定，另一端与摇枕内侧的垂向拉杆支座连接；摇枕中部的支腿通过销轴与纵向牵引拉杆的一端销接，牵引电机输出的牵引力通过齿轮变速箱与外套轴上的横向轮连接。

Description

一种侧挂式空轨列车转向架

技术领域

本发明属于空中轨道交通车辆工程技术领域。

背景技术

侧挂式空轨列车系统性能良好、成本较低，相比跨座式空轨和悬挂式空轨可具有更小的体积和更高的轨道梁空间利用率。现有的空轨车辆在同一根轨道上只能同时运行一个方向的车辆，因此其运行需要修建双向线路，因而需要更大的空间来满足空轨车辆的双向运行。

现有的空轨列车如悬挂式空轨列车，由于转向架和车体分离，采用悬挂系统连接，所以从轨道梁到转向架再到车体的距离较大，需要修建比较高的轨道梁才能满足要求，这就增大修建难度和工作量。而且由于其悬挂高度高，因此在运行的时候会有比较严重的振动及噪声问题。如申请号CN201710471691.7所述专利，虽然设计了半开放式轨道梁，且其转向架在轨道内运行，但由于车体在轨道梁下方，仍然不免占据过多的空间。

现有已经申请并受理的侧挂式空轨车辆专利属于无转向架式，即车体通过横向轮和垂向轮以及垂向限位轮直接与“H”形的轨道相互作用，并且横向轮通过减振系统与车体相连。且所有的轮子都是橡胶轮。但是这种设计的车辆存在载客量小、减振能力差的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种侧挂式空轨列车转向架，它能有效地解决侧挂式空轨车辆的载荷小和减振性差的技术问题。

本发明的目的是通过一下技术方案来实现的：一种侧挂式空轨列车转向架，包括构架和摇枕，构架为“工字形”结构，其横梁为中部束腰的纺锤形结构，上、下布置，两端均设有垂向叉口，该垂向叉口内设有垂向轮，上、下横梁的两端垂向叉口靠里位置均设有轴箱及其定位装置和弹性橡胶堆减振器，纵梁为平板结构，左右两侧均设有车轴，车轴的两端与横梁上的轴箱通过轴瓦固定，车轴的外部设有分段式外套轴和齿轮变速箱，齿轮变速箱内的车轴通过轴承与分段式外套轴连接；横向轮与分段式外套轴固定，靠近横梁内侧设置；纵梁的垂向平面中部设有减振机构，两个横向弹簧为上、下布置，并与摇枕中央的横向弹簧安装座相连，两个横向弹簧之间设有牵引拉杆支座，两侧均设有垂向弹簧拉杆，垂向弹簧拉杆的一端通过垂向拉杆支座与纵梁固定，另一端与摇枕内侧的垂向拉杆支座连接；摇枕中部两侧设有支腿，该支腿通过销轴与纵向牵引拉杆的一端销接，而纵向牵引拉杆的另一端与牵引拉杆支座相连；两台牵引电机通过螺栓分别与纵梁平板的两侧固定，牵引电机输出的牵引力通过齿轮变速箱与分段式外套轴上的横向轮连接。

所述牵引电机输出轴的中部与齿轮变速箱中的主动齿轮一通过平键固定，主动齿轮一与从动齿轮一啮合，从动齿轮一与外套轴二上的从动齿轮三啮合；牵引电机输出轴的轴端与齿轮变速箱中的主动齿轮二通过平键固定，车轴的外套轴一设有与主动齿轮二啮合的从动齿轮二。

所述车轴与轴承的内圈过盈配合，轴承的外圈与分段式外套轴内壁过盈配合。

所述齿轮变速箱左、右两侧交错设置

所述横向轮为牵引轮，共四个，上、下，前、后水平设置。

所述垂向轮为导向轮，共四个，上、下，前、后垂向设置。

所述垂向弹簧拉杆(3)共有四支，上、下，左、右垂向设置。

与现有技术相比，该转向架系统不但能够使侧挂式空轨车辆实现节省运行空间、同一轨道运行双向车辆的一般特点，还可以使侧挂式空轨车辆实现运量的较大提升，可以使单节侧挂式空轨车辆的运载量提升至与一般地铁和已有悬挂式空轨和跨坐式单轨车辆的运载量水平。并且双转向架对应单节车辆不但可以使长车体也能实现小转弯半径，还可以让各个车体间实现相互连通，增加车辆的运输能力。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明侧视图；

图3是本发明横向轮驱动示意图；

图4是本发明摇枕结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方式进行详细的说明。

如图1所示，本发明所述侧挂式空轨转向架主要由摇枕1等构成。摇枕1与转向架构架9间通过横向弹簧2、垂向弹簧拉杆3、牵引拉杆4相连，各相连处均为铰接。侧挂式空轨车辆的车体与摇枕1相连，而转向架通过横向轮14和垂向轮13与轨道相连。由此，转向架系统为整个侧挂式空轨车辆的核心。本例中的转向架主要为焊接结构。转向架的构架5为转向架的基本结构，其结构为“工”字形，主要由上、下布置的两根横梁5和中央的纵梁10组成，横梁5的两端均设有垂向叉口12，垂向叉口12内设有垂向轮13，靠近垂向叉口12内侧设有轴箱6及其轴箱定位装置7和弹性橡胶堆减振器11，车轴19的两端通过轴瓦与轴箱6固定，车轴19的一侧设有齿轮变速箱17，中部通过轴承22与分段式外套轴15连接，车轴19与轴承22的内圈过盈配合，轴承22的外圈与分段式外套轴15内壁过盈配合；横向轮14与分段式外套轴15固定，靠近横梁5内侧设置；纵梁10为平板结构，垂向平面中部设有减振机构，两个横向弹簧2呈上、下布置，两侧设有垂向拉杆支座7，中间设有牵引拉杆支座18，横向弹簧2通过摇枕1上的横向弹簧安装座26与摇枕1连接。横向弹簧2的两侧均设有垂向弹簧拉杆3，垂向弹簧拉杆3的一端通过垂向拉杆支座8与纵梁10固定，另一端与摇枕1上的垂向拉杆连接座27连接；摇枕1中部两侧设有支腿28，该支腿28通过销轴与纵向牵引拉杆4的一端销接，而纵向牵引拉杆4的另一端与牵引拉杆支座8相连；两台牵引电机16通过螺栓分别与纵梁10平板的两侧固定，牵引电机16输出的牵引力通过齿轮变速箱17与分段式外套轴15上的横向轮14连接。其中，横向弹簧2安装在转向架纵梁10中央平面上，而横向轮14与分段式外套轴15固定，并由牵引电机16通过齿轮变速箱17驱动，实现转向架系统的驱动功能。横向轮14通过与轨道的左右轨面相互作用实现转向架的定位及驱动力和横向力的传递还有相应的导向作用。垂向轮13安装在转向架上/下横梁5两端垂向叉口12的里侧处，并与轨道的上下轨面相互作用实现垂向定位及垂向力的传递。对于整个转向架，一共有横向轮四个、垂向轮四个，结构简单，易于制造、运用和检修。

如图1所示，本发明包括摇枕1、转向架及连杆系统。摇枕1通过连杆系统中的横向弹簧2实现主要定位，并与转向架的构架9实现相应的横向定位、横向力传递及横向减振效果。同时垂向弹簧拉杆3实现垂向定位、垂向力传递及垂向减振效果。而纵向牵引拉杆4实现纵向力传递及纵向定位效果。对于转向架，其横向定位及横向力传递通过横向轮10与轨道的相互作用实现，同时横向轮14、车轴19与构架间的橡胶堆减振器11也提供了类似于一系悬挂减振的功能。而垂向定位和垂向力定位通过垂向轮13实现，同时由于垂向轮13是橡胶轮，且其轮轴与构架间也有橡胶减振系统，因此垂向一系减振也由此实现。

由图1与图2可以清楚的看到各个连杆及横向弹簧的分布情况。由图2可见，所述的侧挂式单轨转向架的拉杆系统包括二个横向弹簧2，四个垂向弹簧拉杆3及二个牵引拉杆4。由于所述的侧挂式单轨转向架系统所运行的轨道为类“工”字形轨道，轨道上下两端均有立面，而转向架又在轨道内运行，因此要求拉杆及摇枕不能与轨道相互干涉。为此，将拉杆系统按图2设置。两个横向弹簧2在转向架中轴线上呈上下对称设置，以此来克服车辆的侧摆运动。四个垂向弹簧拉杆3两个一组，以中轴线为对称中心对称放置，转向架上的拉杆系统位置相对分散对称，而摇枕1上的安装位集中于摇枕中央。由此，垂向弹簧拉杆3形成了一种类梯形的布置方式，这样布置不但能保证垂向力的均匀传递，还可以实现摇枕1相对于车体的有限垂向定位，由于垂向弹簧拉杆3上有弹簧，实现车辆的二系垂向减振。并且两个转向架共同作用还可以限制车辆的摇头运动。另外，两个纵向牵引拉杆4不但可以传递纵向力，还可以实现相应的纵向定位。

图3说明了横向轮14与车轴19的独特结构。由于转向架整体受一个由车体重力作用，且车体的重心不在转向架正中心轴线上，而是在转向架的侧面，因此转向架天生具有向轨道外摆动的倾向。为了限制这种摇摆，必须要有一个横向的反弯矩来抵消掉重力引起的弯矩。这个横向的反力矩主要由横向轮14提供，而考虑到粘着系数和粘着力以及在紧凑空间内布置牵引电机和传动系统的考虑，这四个横向轮14同时作为驱动轮。由于转向架本身就会有一定程度的无法完全限制的横向移动。另外，由于转向架天生的摇摆倾向，因此上、下设置的两个横向轮14的受力是相反的。如图3，上面的横向轮14的横向力是背离车体的，而下面的横向轮14的横向力是指向车体的，因此上面的横向轮14与工字型轨道的内部空间外侧面紧密接触，而下面的横向轮14与工字型轨道的内部空间内侧面紧密接触。因上、下两个横向轮在同一根车轴上。为了让驱动力不至于相互抵消，实现上、下两个横向轮反向旋转且转速相同。为此，将横向轮14设计为安装在分段式外套轴15上，分段式外套轴15通过轴承22套在车轴19上，而车轴19本身不进行高速旋转，但由于构架的受力相反，故车轴两端通过轴瓦与轴箱固定。牵引电机16输出轴的轴端与齿轮变速箱17中的主动齿轮二23通过平键固定，车轴11的外套轴一15a设有与主动齿轮二20啮合的从动齿轮二21。所述牵引电机16输出轴的中部与齿轮变速箱17中的主动齿轮一23通过平键固定，主动齿轮一23与从动齿轮一24啮合，该从动齿轮一24作为变向的主动齿轮与外套轴二15b上的从动齿轮三25啮合；从动齿轮二21、从动齿轮一24、从动齿轮三25的相互作用实现反向旋转，通过设计齿轮箱中的齿轮齿数，就实现了同一轴两个齿轮转速相同，方向相反的效果。这样就可以使车辆所受的驱动力方向一致。

图4说明了摇枕1的具体结构。摇枕1为一平板结构，其中间有突起，用于安装各拉杆及横向弹簧。横向弹簧安装座26在摇枕1中央纵向对称布置，并与转向架构架9上的横向弹簧2相对应。垂向拉杆安装座27于摇枕1中央横向对称布置，用于与垂向弹簧拉杆3相连接。而安装在摇枕两侧的支腿27则用于与牵引拉杆4相连接。

Claims (7)

1.一种侧挂式空轨列车转向架，包括构架(9)和摇枕(1)，其特征在于：构架(9)为“工字形”结构，其横梁(5)为中部束腰的纺锤形结构，上、下布置，两端均设有垂向叉口(12)，该垂向叉口(12)内设有垂向轮(13)，上、下横梁(5)的两端垂向叉口(12)靠里位置均设有轴箱(6)及其定位装置(7)和弹性橡胶堆减振器(11)，纵梁(10)为平板结构，左右两侧均设有车轴(19)，车轴(19)的两端与横梁(5)上的轴箱(6)通过轴瓦固定，车轴(19)的外部设有分段式外套轴(15)和齿轮变速箱(17)，齿轮变速箱(17)内的车轴(19)通过轴承(22)与分段式外套轴(15)连接；横向轮(14)与分段式外套轴(15)固定，靠近横梁(5)内侧设置；纵梁(10)的垂向平面中部设有减振机构，两个横向弹簧(2)为上、下布置，并与摇枕中央的横向弹簧安装座(26)相连，两个横向弹簧之间设有牵引拉杆支座(18)，两侧均设有垂向弹簧拉杆(3)，垂向弹簧拉杆(3)的一端通过垂向拉杆支座(8)与纵梁(10)固定，另一端与摇枕(1)内侧的垂向拉杆支座(27)连接；摇枕(1)中部两侧设有支腿(28)，该支腿(28)通过销轴与纵向牵引拉杆(4)的一端销接，而纵向牵引拉杆(4)的另一端与牵引拉杆支座(18)相连；两台牵引电机(16)通过螺栓分别与纵梁(10)平板的两侧固定，牵引电机(16)输出的牵引力通过齿轮变速箱(17)与分段式外套轴(15)上的横向轮(14)连接。

2.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述牵引电机(16)输出轴的中部与齿轮变速箱(17)中的主动齿轮一(23)通过平键固定，主动齿轮一(23)与从动齿轮一(24)啮合，从动齿轮一(24)与外套轴二(15b)上的从动齿轮三(25)啮合；牵引电机(16)输出轴的轴端与齿轮变速箱(17)中的主动齿轮二(20)通过平键固定，车轴(19)的外套轴一(15a)设有与主动齿轮二(20)啮合的从动齿轮二(21)。

3.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述车轴(19)与轴承(22)的内圈过盈配合，轴承(22)的外圈与分段式外套轴(15)内壁过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述齿轮变速箱(17)左、右两侧交错设置。

5.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述横向轮(14)为牵引轮，共四个，上、下，前、后水平设置。

6.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述垂向轮(13)为导向轮，共四个，上、下，前、后垂向设置。

7.根据权利要求1所述的一种侧挂式空轨列车转向架，其特征在于：所述垂向弹簧拉杆(3)共有四支，上、下，左、右垂向设置。